Der Pixel-Vertex-Detektor in der Bildmitte ist etwa so groß wie eine Getränkedose und sitzt ganz innen im Belle II-Experiment. Dort werden Teilchenspuren mit höchster Präzision aufgezeichnet.
Wien/Tokio – Am japanischen Teilchenbeschleuniger SuperKEKB haben am Montag Experimente ihren Vollbetrieb aufgenommen, die darauf abzielen, neue Hinweise auf Unterschiede von Materie und Antimaterie sowie auf Dunkle Materie zu sammeln. An den Versuchen mit dem Pixel-Vertex-Detektor "Belle II" sind auch österreichische Physiker maßgeblich beteiligt.
Im Belle II-Experiment des SuperKEKB in Tsukuba nahe Tokio werden Elektronen und ihre Antiteilchen, also Positronen, zur Kollision gebracht. Dabei entstehen B-Mesonen, Paare aus einem Quark und einem Anti-Quark. In früheren Experimenten konnten Wissenschafter beobachten, dass der Zerfall von B-Mesonen und Anti-B-Mesonen unterschiedlich verläuft. Dieses Phänomen bezeichnet man als CP-Verletzung. Sie bietet einen Anhaltspunkt für die Frage, warum das Universum kaum Antimaterie enthält – obwohl nach dem Urknall beide Materieformen zu gleichen Teilen vorhanden gewesen sein müssen.
Heimische Forscher maßgeblich beteiligt
Das Institut für Hochenergiephysik (HEPHY) der ÖAW arbeitet seit 2001 mit den japanischen Kollegen zusammen und hat einen Teil des "Belle II"-Detektors federführend entwickelt und gebaut. Wie schon in den vergangenen Jahren sind die österreichischen Forscher auch an der physikalischen Auswertung der Daten beteiligt, insbesondere im Hinblick auf die Suche nach Dunkler Materie.
Der SuperKEKB unterscheidet sich vom LHC-Teilchenbeschleuniger am Europäischen Kernforschungslabor CERN in der Schweiz durch die niedrigere Energie bei gleichzeitig höherer Wechselwirkungsrate ("Luminosität"). Dadurch seien hochpräzise Messungen möglich, betonen die Wissenschafter. Das "Belle II"-Experiment zielt darauf ab, 50-mal mehr Daten zu sammeln als sein Vorgänger Belle, der bis zum Jahr 2010 in Betrieb war.
Minimale Differenzen zwischen Materie und Antimaterie
Dort wurden erstmals winzige Unterschiede zwischen Materie und Antimaterie nachgewiesen, die von der Theorie der japanischen Physiker Makoto Kobayashi und Toshihide Maskawa beschrieben wurden. Sie erhielten dafür den Physik-Nobelpreis 2008.
"Mit unserem bisherigen Wissen lassen sich nur etwa fünf Prozent des Energieinhalts im Universum beschreiben, nicht aber die Eigenschaften von Dunkler Energie und Dunkler Materie. Mit dem neuen Detektor erhoffen wir uns Ergebnisse jenseits des bisher bekannten Standardmodells", sagte Christoph Schwanda vom HEPHY, der die elfköpfige österreichische Forschergruppe am Super-KEKB leitet. Das "Belle II"-Experiment soll bis 2027 laufen, während der gesamten Zeit sind die ÖAW-Physiker an der Auswertung der Daten beteiligt. (red, 25.3.2019)